[实用新型]一种船载天线稳定平台定向通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在海上船与船之间进行定向通信，和船载速率陀螺稳定平台及伺服控制技术领域，具体为一种船载天线稳定平台定向通信系统。

背景技术

目前，海上船载天线稳定平台窄波束定向通信系统一般都是一端移动（摇摆和航行），另一端相对固定，比如船站对地球同步卫星，船站对岸站，船站对轨道预知的低轨道卫星等等。其中关键是卫星有“全向”的相对稳定的信标信号，以提供自跟踪误差基准信号。而船站对船站没有被跟踪的信标信号，因为发信标的设备也在摇摆，也希望从对方的到相对稳定的被跟踪信标信号，这样，船站对船站的自跟踪在理论上和实践中，都成为了几乎无法逾越的难题。没有了自跟踪，只靠开环引导，则平台系统的积累误差，引导数据的计算误差等，导致天线指向无法得到长期自稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种船载天线稳定平台定向通信系统，其解决船站与船站之间的对准和互相锁定问题，又避开了空间信号自跟踪的原理性缺陷，克服靠开环引导带来的不足等问题。

本实用新型的技术方案为：

本实用新型一种船载天线稳定平台定向通信系统包括陀螺稳定平台部分和目标瞄准系统部分；所述陀螺稳定平台部分包括天线、天线转台、天线转台配套的天线转台控制器、计算机；所述目标瞄准系统部分包括基于GPS的LOS系统（中文译名为目标瞄准系统，一下简称LOS-GPS系统）和HF/UHF电台；所述天线装配在天线转台上，所述基于GPS的LOS系统的主体装置装配在天线的顶部，天线转台控制器、计算机、基于GPS的LOS系统的主体装置、HF/UHF电台通过基于GPS的LOS系统配套的LOS转接盒连接。

上述船载天线转台通常有两轴或三轴（轴指的是速率陀螺）结构的，本实用新型采用两轴结构的即所述天线转台为方位俯仰式座架，采用装配有两个互相垂直的速率陀螺为惯性稳定原件的结构，构成自身稳定平台。

本实用新型系统的工作原理是：本系统主要由天线、天线转台、天线转台控制器、计算机等，组成陀螺稳定平台；由基于GPS的LOS系统、HF/UHF电台，通过RS232接口，组成目标瞄准系统；由天线控制器和工业控制计算机来引导控制天线指向目标船的另一套通信天线，以完成通信任务。使用时由两船之间由两套相同的设备系统组成对通系统。

船载陀螺稳定平台的工作原理是，方位-俯仰式座架的两轴可以控制天线指向覆盖整个天域空间。对应每个转动轴都有一个驱动电机速率陀螺，陀螺敏感本轴受到的船摇干扰分量，摇摆信号以负反馈的方式馈送给天线控制器，进行PID调节处理，经驱动器驱动电机，转动天线轴，克服船的摇摆，保持该轴在惯性空间的指向稳定。以上指向稳定是天线方位和俯仰的稳定，而船的摇摆还会造成天线沿指向轴的滚动，对于圆极化天线来说，这一滚动不造成天线辐射信号的变化，所以不设第三轴，只用方位、俯仰两个稳定轴来稳定天线波束的指向。

为了克服速率陀螺的漂移，保持天线空间指向位置的稳定，系统需要提供方位和水平基准。水平基准由LOS-GPS内装的倾斜传感器给出，相对真北的方位基准，亦即航向信号由基于GPS的LOS瞄准系统给出。LOS-GPS瞄准系统的基本原理是双天线GPS。

速率陀螺反馈稳定环路基本隔离了船的摇摆，方位和水平稳定环路保持了天线的指向不受船摇和航向变化的影响，而天线的指向还必须被控制、引导指向通信对方，才能构成双向的通信链路。

天线的指向角是靠GPS的定位信息计算的，两船之间靠电台将本船的GPS数据传给对方，由两船的定位数据计算本船天线指向通信对方的方位角和俯仰角，这一功能是靠LOS系统完成的。LOS-GPS系统计算出的指向目标所需的方位角和俯仰角数据，通过无线VHF/UHF电台，不断地馈给位置环引导输入端，（刷新频率不小于1Hz）。这一功能的实施，实际上就实现了目标引导闭环控制自跟踪功能。当需将天线转动某一指向时，只须通过计算机将该指向作为目标数据馈给位置环引导输入端即可。

本实用新型的有益效果为：

本系统的技术方案特点是：采用方位俯仰式两轴座架（针对圆极化天线），两轴速率陀螺稳定环路隔离船摇摆干扰。用基于GPS的LOS系统的设备主体置于天线上构成位置闭环，用于克服速率陀螺的漂移和其他因素的干扰，实现天线空间指向的稳定。用无线VHF/UHF电台引导天线指向对方船站目标，实现两船通信天线的波束对准进行通信。